第一章 鍋爐及鍋爐設(shè)備基本知識(shí)

鍋爐及鍋爐房設(shè)備

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2012第一部分燃煤鍋爐第一章鍋爐及鍋爐房設(shè)備的基本知識(shí)1.1概述1.2鍋爐的基本構(gòu)造和工作過(guò)程1.3鍋爐基本特性的表示1.4鍋爐房設(shè)備的組成1.1概述什么是鍋爐呢？通過(guò)燃料的燃燒，將化學(xué)能釋放出來(lái)轉(zhuǎn)變成熱能，再將熱能傳遞給工質(zhì)，將其轉(zhuǎn)變?yōu)楦邏毫停ɑ颍囟鹊臒崴蛘羝囊环N換熱設(shè)備。簡(jiǎn)單的說(shuō)：鍋爐就是：鍋+爐

鍋爐設(shè)備的任務(wù)是：安全可靠、經(jīng)濟(jì)有效地使燃料通過(guò)燃燒將化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?，并以此熱能加熱水，使其成為一定?shù)量和質(zhì)量的水蒸汽。

從能源利用的角度看，鍋爐是一種能源轉(zhuǎn)換設(shè)備。在鍋爐中，一次能源（燃料）的化學(xué)貯藏能通過(guò)燃燒過(guò)程轉(zhuǎn)化為燃燒產(chǎn)物（煙氣和灰渣）所載有的熱能，然后又通過(guò)傳熱過(guò)程將熱量傳遞給中間載體（例如水和蒸汽），依靠它將熱量輸送到用熱設(shè)備中去。一、能源的形式太陽(yáng)能一切能源的主要來(lái)源它是無(wú)窮無(wú)盡的、無(wú)公害的干凈能源二十二億分之一達(dá)地球全球1998年消耗能量=1/18000引起：水力電、風(fēng)能、潮流、生物能能源可分按能源的形態(tài)化學(xué)能熱能、太陽(yáng)能、電能、核能、水力能海洋能、生物能等。以原始狀態(tài)存在于自然界中的能源叫做一次能源（或初級(jí)能源），如煤炭、石油、天然氣、水力等；把一次能源經(jīng)過(guò)各種方式加工轉(zhuǎn)換后得到的能源叫二次能源，如電能、蒸汽、熱水等二、能源的重要性能源是現(xiàn)代社會(huì)和生活的物質(zhì)基礎(chǔ)。經(jīng)濟(jì)、技術(shù)發(fā)展程度越高，能源的消耗量也就越多。在正常情況下，各國(guó)工業(yè)化初期，能源消耗量(包括電能消耗在內(nèi))與國(guó)民生產(chǎn)總值同步增長(zhǎng)。人的生活與能源消費(fèi)息息相關(guān)，人們生活中衣、食、住、行、文化娛樂(lè)等等。采暖和空氣調(diào)節(jié)方面的能耗占能源總用量的比例很大，歐洲約占50%，美國(guó)和日本也占到33%左右，每年平均以4～5%的速度增長(zhǎng)三、現(xiàn)有能源的有限性世界能源消費(fèi)大幅度地增長(zhǎng)。全世界每年所消耗的礦物燃料相當(dāng)于地球史前二百萬(wàn)年地球所儲(chǔ)存的。如仍按現(xiàn)在的消費(fèi)增長(zhǎng)率持續(xù)下去，估計(jì)在今后30～40年內(nèi)礦物燃料即將枯竭。

人口急劇增長(zhǎng)加劇能源枯竭世界人口的急劇增長(zhǎng)，是人類將面臨的最重要的問(wèn)題之一。世界的總?cè)丝谠?5世紀(jì)時(shí)，據(jù)估算不過(guò)3億人左右，自公元1400至1900年間，人口的年增長(zhǎng)率O～0.75%，人口的增長(zhǎng)較緩慢。20世紀(jì)，人口年增長(zhǎng)率約達(dá)2%。這意味著，30多年，人口就要翻一番。我國(guó)一次能源結(jié)構(gòu)世界一次能源結(jié)構(gòu)四、能源的可持續(xù)性雖然地球上及浩瀚的宇宙中蘊(yùn)藏的能量是無(wú)窮無(wú)盡的，但是,在現(xiàn)有的技術(shù)水平和經(jīng)濟(jì)條件下，地球上可被人類利用的能源卻是非常有限的。大力開(kāi)發(fā)新能源大力提倡節(jié)約能源（節(jié)能）

能源可持續(xù)性戰(zhàn)略一次能源戰(zhàn)略儲(chǔ)備我國(guó)一次能源結(jié)構(gòu)世界一次能源結(jié)構(gòu)大力開(kāi)發(fā)新能源大力提倡節(jié)約能源（節(jié)能）：2001年全球能源消耗200億噸標(biāo)煤，為了減緩能源枯竭的進(jìn)程，我們必須提高能源利用率，節(jié)約能源，目前世界上仍然存在能源供應(yīng)緊張，產(chǎn)品能耗偏高，能源利用率偏低、浪費(fèi)嚴(yán)重的現(xiàn)象，在我國(guó)猶為突出。與發(fā)達(dá)國(guó)家存在很大差距。

五、鍋爐分類①按用途分生活鍋爐

鍋爐所生產(chǎn)的蒸汽或熱水也常常供生產(chǎn)和日常生活取暖之用。通常把取暖用的蒸汽鍋爐歸并在工業(yè)鍋爐中，而只生產(chǎn)熱水的取暖用鍋爐常稱為熱水鍋爐

電站鍋爐火力發(fā)電廠中三大主機(jī)之一，它所產(chǎn)生的具有一定熱能的蒸汽進(jìn)入汽輪機(jī)，推動(dòng)汽輪機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，使熱能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能。

工業(yè)鍋爐

鍋爐廠生產(chǎn)的蒸汽常常直接供給其他工業(yè)生產(chǎn)，例如化肥廠、造紙廠、制藥廠、印染廠、糖廠等。因此，鍋爐也是各種業(yè)生產(chǎn)的動(dòng)力設(shè)備。

船舶鍋爐

機(jī)車鍋爐其中：電站鍋爐和工業(yè)鍋爐為固定式鍋爐船舶鍋爐和機(jī)車鍋爐為移動(dòng)式鍋爐②按蒸汽壓力分

低壓鍋爐（2.5MPa

以下）

中壓鍋爐（3.9MPa）

高壓鍋爐（10MPa）

超高壓鍋爐（14MPa）

亞臨界壓力鍋爐（17～～18MPa）超臨界壓力鍋爐（超過(guò)

22.19MPa

臨界壓）③按燃料分

燃煤鍋爐燃油鍋爐燃?xì)忮仩t④按燃燒方式分：層燃爐室燃爐沸騰爐⑤按汽水流動(dòng)的情分：

自然循環(huán)鍋爐

強(qiáng)制循環(huán)鍋爐

直流鍋爐

⑥按工質(zhì)及其輸出狀態(tài)分：

蒸汽鍋爐熱水鍋爐按通風(fēng)方式分自然通風(fēng)鍋爐機(jī)械通風(fēng)鍋爐⑧按鍋爐爐型結(jié)構(gòu)分：鍋殼（火管）鍋爐水管鍋爐水火管混合式鍋爐能源決定熱源設(shè)備多樣性1.2鍋爐的基本構(gòu)造和工作過(guò)程一.鍋爐的基本構(gòu)造包括：本體、爐墻、構(gòu)架、輔助設(shè)備、附件（一）鍋本體指水和蒸汽流經(jīng)的全部設(shè)備所組成的系統(tǒng)。1.蒸發(fā)設(shè)備：使水受熱蒸發(fā)而成飽和蒸汽的部分，由汽包、下降管、水冷壁和集箱組成。a.汽包：是圓筒形受壓容器，水平安裝.下半部為水，既貯存一定水量，也與下降管和水冷壁連接，組成水的循環(huán)回路。上半部為蒸汽空間，內(nèi)有凈化設(shè)備以保證蒸汽品質(zhì)b.下降管：接在汽包底部，將水引出接到下集箱。本身不受熱，起到匯集和分配汽水作用。作用：將水引向水冷壁等受熱面加熱。C.水冷壁：由裝在燃燒室內(nèi)壁四周的許多管子組成，是主要蒸發(fā)受熱面。作用：水冷壁接受燃料燃燒產(chǎn)生的強(qiáng)烈輻射熱，同時(shí)降低爐墻內(nèi)壁溫度，保護(hù)爐墻.2.過(guò)熱設(shè)備將汽包內(nèi)產(chǎn)生的飽和蒸汽引入布置在燃燒室出口后煙道中的一組管道內(nèi)，使之升高溫度成為過(guò)熱蒸汽。3.省煤器在尾部煙道中，由許多蛇形鋼管或鑄鐵管組成。鍋爐給水先進(jìn)入省煤器受煙氣加熱，使水溫提高到接近飽和溫度在進(jìn)入汽包（二）爐本體指燃料燃燒、助燃空氣和燃燒產(chǎn)物流經(jīng)的所有設(shè)備組成的系統(tǒng)。包括：1.燃燒室和燃燒設(shè)備：燃燒室根據(jù)燃燒形式不同，有層燃室室燃室沸騰燃燒室燃燒設(shè)備包括：給煤、除渣機(jī)械、爐排等.2.空氣預(yù)熱器一般布置在尾部煙道中，使空氣先預(yù)熱，既可改善燃料著火和燃燒條件，又可利用煙氣余熱，提高鍋爐效率。（三）爐墻和構(gòu)架鍋爐的燃燒室和煙道需要耐火磚、保溫磚和普通磚封閉起來(lái)，使火焰和煙氣與外界隔絕，減少熱量向外散失。構(gòu)架為鋼結(jié)構(gòu)或鋼筋混凝土結(jié)構(gòu).（四）輔助設(shè)備1.通風(fēng)設(shè)備：送、引風(fēng)機(jī)、煙道、煙囪2.燃料輸送設(shè)備：儲(chǔ)煤場(chǎng)、破碎、運(yùn)輸3.除塵和除灰設(shè)備：清除排煙中的飛灰4.給水設(shè)備：水泵、給水管道、閥門(mén)（五）鍋爐附件計(jì)量鍋爐水位、壓力、溫度、流量的熱工儀表和自控設(shè)備介紹鍋爐的基本構(gòu)造，以SHL(雙鍋筒橫置式鏈條爐排)型鍋爐為例。鍋爐的基本構(gòu)造見(jiàn)圖所示P9圖SHL型鍋爐

1-上鍋筒；2-下鍋筒；3-對(duì)流管束；4-爐膛；5-側(cè)墻水冷；

6-側(cè)水冷壁上集箱；7-側(cè)水冷壁下集箱；

8-前水冷壁；

9-后墻水冷壁；

10-前水冷壁下集箱；11-后水冷壁下集箱；12-下降管；

13-鏈條爐排；

14-加煤斗；15-風(fēng)倉(cāng)；16-蒸汽過(guò)熱器；

17-省煤器；

18-空氣預(yù)熱器；

19-煙窗及防渣管；

20-二次風(fēng)管

圖

鍋爐工藝流程示意圖

二.鍋爐的工作過(guò)程1.燃料的燃燒過(guò)程

燃料在加煤斗中借自重落到爐排上，由鏈輪帶動(dòng)，將燃料帶到爐內(nèi)。燃料一面燃燒。一面后移；空氣由風(fēng)機(jī)送入爐排腹中風(fēng)倉(cāng)后，向上穿過(guò)爐排到達(dá)燃料層，進(jìn)行燃燒反應(yīng)形成高溫?zé)煔?。燃料燒成灰渣，在爐排末端被除渣板除到灰渣斗中后排出。保證良好燃燒必須有：

a.高溫環(huán)境b.必需的空氣量c.空氣與燃料的良好混合2.煙氣向水的傳遞過(guò)程

高溫?zé)煔馀c爐膛四周墻面上的水冷壁景象強(qiáng)列輻射換熱，能量傳給管內(nèi)工質(zhì)。然后煙氣在引風(fēng)機(jī)、煙囪的引里力向爐膛上方流動(dòng)。煙氣出爐膛后沖刷蒸汽過(guò)熱器，使飽和蒸汽過(guò)熱，后流經(jīng)上、下鍋筒間的對(duì)流管束，以對(duì)流方式傳熱給管束內(nèi)的工質(zhì)。沿途降低溫度的煙氣最后到尾部煙道，排出鍋爐。3.水的受熱和汽化過(guò)程a.水由水泵加壓流經(jīng)省煤器預(yù)熱，進(jìn)入鍋爐汽鍋，是飽和的汽水混合物。自然循環(huán)b.鍋筒內(nèi)設(shè)有汽水分離裝置，及重力作用使汽水混合物得到分離。蒸汽進(jìn)入蒸汽過(guò)熱器，分離下來(lái)的水落到上鍋筒下半部的水空間。

其中任何一個(gè)過(guò)程進(jìn)行得正常與否，都會(huì)影響鍋爐運(yùn)行的安全性和經(jīng)濟(jì)性。鍋爐的水汽系統(tǒng)循環(huán)歸納為：制粉系統(tǒng)燃料輸送碎煤機(jī)除鐵器磨煤機(jī)由一次風(fēng)送入爐內(nèi)風(fēng)煙系統(tǒng)送風(fēng)機(jī)引風(fēng)機(jī)一、二次風(fēng)汽水系統(tǒng)省煤器汽包水冷壁過(guò)熱器1.3鍋爐基本特性的表示

為了表明鍋爐的構(gòu)造、容量、參數(shù)和運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性等特點(diǎn)，通常用下述指標(biāo)來(lái)表示鍋爐的基本特性。一、蒸發(fā)量（D）和熱功率（Q）

1.蒸發(fā)量D：表征蒸汽鍋爐容量大小的指標(biāo)，它是指鍋爐每小時(shí)所能生產(chǎn)的額定蒸汽量。單位是t/h。用符號(hào)D表示。

蒸汽鍋爐用額定蒸發(fā)量表明:其容量的大小，即在設(shè)計(jì)參數(shù)和保證一定效率下鍋爐的最大連續(xù)蒸發(fā)量，也稱鍋爐的額定出力或銘牌蒸發(fā)量。工業(yè)鍋爐的蒸發(fā)量一般為0.1~65t/h。

2.熱功率：表征熱水鍋爐容量大小的指標(biāo)，單位是

MW

。用符號(hào)Q表示。

3.二者換算關(guān)系式熱功率（供熱量）與蒸發(fā)量之間的關(guān)系為

式中：D——鍋爐的蒸發(fā)量，t/h;

iq,igs———蒸汽和給水的焓,kJ/kg.對(duì)于熱水鍋爐

式中：G—熱水鍋爐的每小時(shí)送出的水量，t/h;

irs/,irs//———供水和給水的焓,kJ/kg.二、蒸汽（或熱水）參數(shù)

定義：是指鍋爐在出口處蒸汽的額定（表）壓力（Mpa）和溫度（℃）。蒸汽鍋爐；標(biāo)明蒸汽壓力和溫度熱水鍋爐；標(biāo)明熱水溫度

鍋爐的額定工作壓力（又稱最高工作壓力）：蒸汽鍋爐出汽口處的蒸汽額定壓力或熱水鍋爐出水口處熱水的額定壓力。常用符號(hào)P表示，單位是MPa。對(duì)于生產(chǎn)飽和蒸汽的鍋爐，只需標(biāo)明蒸汽壓力。對(duì)于生產(chǎn)過(guò)熱蒸汽的鍋爐，必須標(biāo)明蒸汽過(guò)熱器出口處的蒸汽溫度，即過(guò)熱蒸汽溫度，常用符號(hào)t表示，單位是℃。對(duì)于熱水鍋爐則有額定出口熱水溫度和額定的進(jìn)口(回水)溫度之分。額定循環(huán)水量：與額定熱功率、額定熱水溫度及額定回水溫度相對(duì)應(yīng)的通過(guò)熱水鍋爐的水流量，常用符號(hào)

G表示，單位是t/h。韓國(guó)斯大臥式蒸汽鍋爐技術(shù)參數(shù)

型號(hào)單位DZL1DZL2DZL4SZL6SZL6SZL8額定蒸發(fā)量t124668額定壓力Mpa1.251.251.251.251.61.6熱效率%797979808081主蒸汽出口mm5065100125125150進(jìn)水口mm324040505065給水溫度℃202020105105105燃料消耗量Kg1603206409459481134爐排面積.平米23.174.948.498.4910.04韓國(guó)斯大臥式常壓熱水鍋爐技術(shù)參數(shù)型號(hào)單位CWNS0.35CWNS0.48CWNS0.58CWNS0.7CWNS1.0CWNS1.4工作壓力Mpa常壓額定功率MW0.350.480.580.71.01.4熱效率%90%額定發(fā)熱量萬(wàn)Kcal3040506090120熱水出口mm6580100100125150水口mm6580100100125150給回水溫度℃85/6085/6085/6085/6085/6085/60三。受熱面蒸發(fā)率、受熱面發(fā)熱率1.鍋爐受熱面H（m2):汽鍋和附加受熱面等與煙氣接觸的金屬表面積，即煙氣與水進(jìn)行熱交換的表面積。2.鍋爐受熱面蒸發(fā)率D/H（kg／m2):每m2受熱面每小時(shí)所產(chǎn)生的蒸汽量。3.鍋爐受熱面受熱面發(fā)熱率Q/H（kW／m2):每m2受熱面每小時(shí)所產(chǎn)生的熱量。４.D/H和Q/H越高，則傳熱好，鍋爐耗金屬少。四。鍋爐效率（gl）：指鍋爐生產(chǎn)蒸汽的吸熱量占鍋爐輸入燃料熱量的百分比。鍋爐效率的大小表明了燃燒熱量的有效利用程度。目前，供熱鍋爐gl＝６０～８０％五.鍋爐的金屬耗率及耗電率1.金屬耗率

相應(yīng)于鍋爐每噸蒸發(fā)量所耗用的金屬材料重量(t).一般指標(biāo)為２～６t/t/.2.耗電率生產(chǎn)１t蒸汽耗用電的度數(shù)（kWh/t)六.鍋爐型號(hào)表示方法一.電站鍋爐電站鍋爐的型號(hào)表示方法如下：

△△×××／××－△×

a.最前面的△△為生產(chǎn)廠代號(hào)；

b.×××／××

的分子為額定蒸發(fā)量以t/h

為單位的數(shù)字，分母為額定出口蒸汽壓力（表壓）以MPa為單位的數(shù)字；

c.最后一個(gè)△代表燃料代號(hào)（M－煤,Y－油，

Q－氣，YQ－混燃），一般省略燃料代號(hào)表示燒煤；

d.最后一個(gè)×代表設(shè)計(jì)次序。例如：

HG300／10－，HG為哈爾濱鍋爐廠代號(hào)；

WG400／14－，WG為武漢鍋爐廠代號(hào)；

DG670／14－，DG為東方鍋爐廠代號(hào)；

SG935／17－，SG為上海鍋爐廠代號(hào)。二.工業(yè)蒸汽鍋爐工業(yè)蒸汽鍋爐型號(hào)表示方法如下；

△△△××－××／×××－△×a.△△△的前兩個(gè)為型式代號(hào)，后一個(gè)為燃燒方式代號(hào)；b.其后的××為額定蒸發(fā)量以t/h為單位的數(shù)字；c.中間一段的××／×××的分子是額定出口蒸汽力（表壓）以

MPa為單位的數(shù)字，分母是額定出口汽溫以℃為單位的數(shù)字（只用于過(guò)熱蒸汽，若為飽和蒸汽，即可不予表示）；d.最后一段中的△為燃料種類代號(hào)，×為設(shè)計(jì)次序。例如

WNGl－

0.7－AⅢ；DZL4－

1.25－WⅡ；SZS10－

1.6／

350－YQ2；SHS20－2.5／

400－H。鍋爐型式代號(hào)見(jiàn)表1--1。燃燒方式代號(hào)見(jiàn)表1--2。燃料種類代號(hào)見(jiàn)表1--3。表1-1鍋爐型式代號(hào)鍋爐型式代號(hào)鍋爐型式代號(hào)水管鍋爐單鍋筒縱置DZ鍋殼鍋爐立式火管LH橫置DH水管LS立置DL雙鍋筒縱置SZ臥式內(nèi)燃WN橫置SH外燃WW立置ZH強(qiáng)制循環(huán)QX表1-2燃燒方式代號(hào)燃燒方式代號(hào)燃燒方式代號(hào)固定爐排G倒轉(zhuǎn)爐排（配拋煤機(jī)）D活動(dòng)手搖爐排H鏈條爐排